Foglie sparse | Non solo uova di Pasqua
Buona domenica,
per il fine settimana pasquale ho pensato di scriverti qualcosa sulle uova. Non quelle di Pasqua, ma quelle degli uccelli. Non tutte hanno la stessa forma e per molto tempo gli scienziati hanno cercato di capire il motivo di queste differenze. Finché, nel 2017, è arrivata la svolta.
L'intricato mistero della forma delle uova di uccello
A fine giugno, nel 2017, il profilo Twitter di Science condivide la copertina del numero che sta per essere pubblicato, dedicata a un particolare mistero naturale.
Come puoi vedere dall'immagine esistono uova di uccelli delle più svariate forme e dimensioni. Ma come mai sono così diverse tra loro? Gli studiosi negli anni avevano elaborato alcune possibili cause, legate soprattutto alla vita delle diverse specie e agli ambienti in cui vivono. Le tre ipotesi degli scienziati riguardavano:
la dimensione della covata: il numero di uova di una covata poteva essere influenzato dalla loro forma e dimensione. Alcune geometrie possono ottimizzare gli spazi per una maggiore diffusione del calore;
la conservazione del calcio: un uovo sferico è una soluzione migliore per uccelli con diete povere in calcio perché, a parità di volume, un uovo rotondo necessita di una quantità minore di questo elemento per costruire il guscio rispetto a un uovo ellittico;
il rotolamento: la forma ellittica sarebbe un efficace stratagemma utilizzato dalle specie che nidificano in altura, sulle scogliere, per evitare che le preziose uova scivolino giù. Un uovo ellittico, infatti, tenderà a ruotare in circolo invece che sfuggire via.
C'è anche una quarta ipotesi: le uova di alcune specie, come ad esempio le anatre, che hanno piccoli precoci - più mobili e maturi già dalla nascita - sarebbero asimmetriche in modo da avere un'area più ricca di pori che permetterebbe un maggiore scambio di ossigeno per uno sviluppo più veloce del cervello dei nascituri.
La forma delle uova può essere veramente spiegata in questi modi? Per trovare le risposte sono stati coinvolti biologi, informatici, matematici e fisici.
Tra musei e modelli matematici
Il gruppo di ricerca ha raccolto le fotografie di ben 49.175 uova di uccelli, collezionate in tutto il mondo per più di 100 anni, e conservate nel Museo di Zoologia dei Vertebrati di Berkeley. Questo campione rappresenta circa 1400 specie (quasi il 14% del totale) di 35 ordini esistenti, più due ordini estinti.
Le foto, con tanto di righello come unità di misura, sono state caricate ed elaborate da un programma informatico, Eggxtractor (spiritosi, eh? 😁), che da ogni immagine ha estratto lunghezza, larghezza e forma delle uova e le ha classificate per ellitticità (quanto deviavano dalla forma sferica) e asimmetria (quanto fossero a punta). Il grafico ricavato dai ricercatori rivela che tra le diverse specie ci sono uova di tutti i tipi: da quelle che sembrano quasi delle sfere della civetta sparviero bruna (Ninox scutulata), a quelle dell'uria (Uria aalge), estremamente appuntite.
A questo punto gli autori dello studio pubblicato su Science hanno tentato di capire in che modo le uova acquisiscano forme così diverse, concentrandosi sulla formazione della membrana (la pellicina che vedi staccarsi insieme al guscio quando pulisci le uova sode), in quanto è proprio da questa struttura che dipende la forma. È stato quindi costruito un modello biofisico per spiegare quali potessero essere i vincoli fisici che contribuivano a modellare le uova durante il passaggio nell’ovidotto (la struttura anatomica percorsa dall'uovo in formazione prima di essere espulso) e sono stati identificati due parametri: la variazione della composizione della membrana e la differente pressione applicata sulla membrana prima che l'uovo si schiuda.
Arrivati a poter ricostruire con il modello tutte le uova osservate, finalmente si è giunti alla fase chiave: scoprire quale sia il motivo per cui le uova di differenti specie abbiano forme diverse. Per trovare la risposta è stato necessario verificare, sul modello biofisico, le ipotesi di cui ti ho parlato prima, tenendo conto di numerose variabili: la massa corporea degli esemplari adulti, l'alimentazione, il numero di uova in un nido, la tipologia di nido e il luogo di nidificazione, l'ambiente, altre variabili evolutive e un indice particolare che rappresenta la capacità di volare ossia l'HWI, hand-wing index, il rapporto tra le misure di alcune parti delle ali degli uccelli. Più è alto questo indice, più l'uccello su cui è stata misurata sarà un miglior volatore.
E quindi?
Dopo aver elaborato tutte queste informazioni, si è giunti al risultato: la lunghezza di un uovo è correlata alla dimensione del corpo dell'uccello, mentre la forma - asimmetria ed ellitticità - è legata alle abitudini di volo. In pratica più un uccello è un buon volatore (pensa ai migratori), più le sue uova saranno asimmetriche o ellittiche.
La forma delle uova dipende dalla pressione esercitata sulla membrana interna dell’uovo durante il suo passaggio nell’ovidotto: maggiore è la pressione maggiore è l’asimmetria delle uova. Negli uccelli che esibiscono un volo planato, quindi battono poco le ali, le uova saranno più tonde. Nelle specie che invece sono adattate al volo battente, che richiede una maggior propulsione e un continuo movimento delle ali, le uova saranno più allungate, questo perché il corpo dell'uccello avrà subito nella sua evoluzione delle modificazioni delle dimensioni del corpo e delle cavità addominale per poter sviluppare il volo di potenza, che quindi influenzeranno la formazione delle uova stesse.
Però ogni regola ha le sue eccezioni: un esempio è l'uovo del kiwi (Apteryx spp.), ellittico nonostante questo strano uccello non voli.
E per quanto riguarda i diversi colori dei gusci delle uova? Te lo racconterò la prossima Pasqua 😜
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Buona Pasqua e a presto,
Alessia